(57)【要約】  海洋構造物の表面３０の防汚を実現するための発光装置１００が提供される。発光装置は、シート形態に形作られ、光学媒体４と、光学媒体に埋設され出射面３０１から防汚光を出射するように構成された光源２０とを含む。発光装置は、出射面に向けて光源からの防汚光を反射するように構成された少なくとも１つのミラーを含む。ミラーは、後面付近に、又は後面に配置され、導電性であって、光源と電源との間の電力の伝送のために配置された第１の電極１２０を提供するために光源に結合されている。例えば、ミラーは、外部の導電要素５０及び誘電体層４ａと組み合わされてコンデンサ６を形成する。
2019537532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚損生物を含有する汚損液体に浸されたときに海洋構造物の被保護面の防汚を実現する発光装置であって、前記発光装置は、シート形態に形作られ、
前記発光装置は、光学媒体と、前記光学媒体に埋設され、防汚光を出射する光源とを備え、前記光学媒体は、前記防汚光の少なくとも一部が前記光学媒体を通して配光されることを可能にし、
前記光学媒体は、前記被保護面内に配置されるための、又は前記被保護面上に配置されるための後面と、前記被保護面から離れる方向に前記防汚光を出射する出射面とを含み、
前記発光装置は、前記光学媒体の前記出射面に向けて前記光源からの防汚光を反射する少なくとも１つのミラーを更に備え、
前記ミラーは、前記後面付近に、又は前記後面に配置されていて、導電性であり、且つ、電源と前記光源との間において電力を伝送するために配置された第１の電極を提供するために前記光源に電気的に結合されている、
発光装置。
【請求項２】
前記ミラーが、外部の導電要素及び誘電体層と組み合わされて前記第１の電極と前記外部の導電要素との間の電力の容量性伝送のためのコンデンサを形成するように設けられた前記第１の電極を提供する、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記ミラーが、熱伝導性であり、前記光源からの熱に対するヒートシンクを構成するために前記光源に熱的に結合された、請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記ミラーが、導電材料を介して前記光源に熱的に結合されており、前記導電材料が、前記光源までの前記電気的な結合を更に提供する、請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記ミラーが、少なくとも第１のパーツと前記第１のパーツから電気的に絶縁された第２のパーツとを備え、前記ミラーの前記第１のパーツが、前記第１の電極を提供するために前記光源に電気的に結合されており、前記第２のパーツが、更なる電極を提供するために前記光源に電気的に結合された、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記ミラーの少なくとも第１のパーツが、前記光源から前記光学媒体の前記出射面に向けて鏡面的に防汚光を反射するために設けられた、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記ミラーの少なくとも第２のパーツが、前記光学媒体の前記出射面を通って前記光学媒体を出る前記防汚光の散乱を主に引き起こすように設けられた、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記発光装置が、前記光源からの防汚光によりカバーされた３つの区域のグループ、すなわち、前記光学媒体の前記出射面に向けて鏡面的に前記防汚光の反射を主に引き起こすように設けられた、前記ミラーの前記第１のパーツを備える第１の区域と、全反射による前記光学媒体を通した前記防汚光の伝搬を主に実現するように設けられた第２の区域と、前記光学媒体の前記出射面を通って前記光学媒体を出る前記防汚光の散乱を主に引き起こすように設けられた、前記ミラーの前記第２のパーツを備える第３の区域とのグループを備え、前記第１の区域が、前記第２の区域より前記光源に近く、前記第２の区域が、前記第３の区域より前記光源に近い、請求項６及び７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記出射面付近に、又は前記出射面に更なるミラーを備え、任意選択的に、前記更なるミラーが、パターン形成されているか、又は前記防汚光に対して半透過性であり、任意選択的に、前記更なるミラーがパターン形成されている程度、又は前記防汚光に対して半透過性である程度が、前記光源から離れる方向に増加する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記更なるミラーが、導電性であり、且つ、更なる外部の導電要素と組み合わされて、更なる電極と前記更なる外部の導電要素との間の電力の伝送のためのガルバニック接続又は更なるコンデンサを形成するように設けられた前記更なる電極を構成するために、前記光源に電気的に結合されている、請求項９に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記ミラーが、第１のミラーパーツと第２のミラーパーツとを備え、前記第１のミラーパーツが、前記光源の第１の電気端子に電気的に接続されて前記第１の電極を形成し、前記第２のミラーパーツが、前記光源の第２の電気端子に電気的に接続されて前記電源に接続される第２の電極を形成する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１２】
単一の光学媒体と、複数の光源と、関係する複数のミラーとを備え、前記ミラーの各々が、前記光源のうちの１つ又は複数に電気的に結合された、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の発光装置を備える外面を含む海洋構造物であって、前記発光装置が、汚損生物を含有する汚損液体に浸されたときに前記外面の防汚を実現するために前記外面に装着され、前記発光装置に給電するために前記ミラーにより形成された前記第１の電極に結合された電源が備えられている、海洋構造物。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の発光装置を設置する方法であって、前記方法は、汚損生物を含有する汚損液体に浸されたときに外面の防汚を実現するために、海洋構造物の前記外面に前記発光装置を装着するステップと、前記発光装置に給電するために、前記ミラーにより形成された前記第１の電極に結合された電源を設けるステップとを有する、発光装置を設置する方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の発光装置の使用法であって、前記発光装置が、汚損生物を含有する汚損液体に浸されたときの外面の防汚のために海洋構造物の前記外面に設置され、前記使用法が、前記ミラーにより形成された前記第１の電極に結合された電源を介して前記発光装置に給電するステップを有する、発光装置の使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚損生物を含有する汚損液体に浸されたときに海洋構造物の被保護面の防汚を実現するように構成された発光装置に関する。発光装置は、シート形態に形作られ、光学媒体と、光学媒体に埋設され、防汚光を出射するように構成された光源とを備える。光学媒体は、防汚光の少なくとも一部が光学媒体を通して配光されることを可能にする。光学媒体は、発光装置が被保護面内に配置された、又は被保護面上に配置されたとき、被保護面を向くための後面と、被保護面から離れる方向に防汚光を出射するように構成された出射面とを含む。
【背景技術】
【０００２】
その耐用期間の少なくとも一部にわたって水にさらされる表面の生物汚損は、多くの分野で重大な問題をもたらすよく知られた現象である。例えば、海運の分野では、船殻の生物汚損が船の抗力の深刻な増加をもたらし、結果的に、船の燃料消費量の増加をもたらすことが知られている。この点について、最大４０％の燃料消費量の増加が生物汚損に起因し得ると推定される。
【０００３】
概して、生物汚損は、表面における微生物、植物、藻、小動物等の蓄積である。推定によると、４，０００の生物を含む１，８００種を越えるものが、生物汚損の原因とされる。従って、生物汚損は、幅広い様々な生物によりもたらされ、表面に対するフジツボ及び海藻の付着よりもはるかに多くのものが関与する。生物汚損は、生物膜の形成、及び細菌付着を含むマイクロ汚損と、より大きな生物の付着を含むマクロ汚損とに分類される。何がそれらの定着を防止するかを決定付ける化学的要素及び生物学的要素に起因して、生物は、更に硬質又は軟質に分類される。硬質汚損生物として、フジツボ、表面を覆うコケムシ、軟体動物、多毛類の動物、及び他の棲管虫、及びカワホトトギスガイ等の石灰質生物が挙げられる。軟質汚損生物として、海藻、ヒドロ虫、藻、及び生物膜「粘着物」等の非石灰質生物が挙げられる。これらの生物が一緒になって、汚損コミュニティを形成する。
【０００４】
ここまでに説明されるように、生物汚損は、重大な問題を生み出す。生物汚損は、単に例示するだけだが、上述の船の抗力の増加以外に、機械が動作を停止すること、及び水口が詰まることといった２つの他の否定的な結果を引き起こし得る。従って、生物防汚の話題、すなわち生物汚損の除去又は防止の工程はよく知られている。
【０００５】
ＷＯ２０１４／１８８３４７Ａ１は、表面が液体環境に、特に、水性環境又は油性環境に少なくとも部分的に沈められた状態における、表面の防汚の方法を開示する。この方法は、防汚光を提供することと、被保護面の非常に近くに光学媒体を提供することとを伴い、光学媒体は、実質的に平面の出射面を含む。光の少なくとも一部が、被保護面に対して実質的に平行な方向に光学媒体を通して配光され、防汚光は、被保護面から離れる方向に光学媒体の出射面から出射される。防汚光は紫外光であり、光学媒体は、紫外線透過シリコーン、すなわち紫外光に対して実質的に透過性であるシリコーン、及び／又は、紫外線グレード溶融シリカ、特に、石英を含む。
【０００６】
ＷＯ２０１４／１８８３４７Ａ１により知られた方法を適用することにより、殺菌光を出射する層を使用して、生物汚損に対して少なくとも相当な程度まできれいに維持されるように被保護面を被覆することが可能である。被保護面は、上述のように船の船殻であり得るが、この方法は、他の種類の表面にも同様に適用可能である。
【０００７】
ＷＯ２０１４／１８８３４７Ａ１は、上述の方法を実施するために使用されることに適したライティングモジュールを更に開示する。従って、ライティングモジュールは、防汚光を生成するための少なくとも１つの光源と、光源からの防汚光を配光するための光学媒体とを備える。少なくとも１つの光源及び／又は光学媒体が、被保護面から離れる方向に防汚光を出射するために、少なくとも部分的に被保護面内に配置されるか、又は被保護面上に配置される。ライティングモジュールは、被保護面への適用に適したホイルとして提供される。いずれの場合においても、ライティングモジュールは、防汚光を生成するための、及び、光学媒体が、ライトモジュールの光出射面を出る防汚光の二次元配光を提供するために、二次元光源グリッドからの防汚光の少なくとも一部を光学媒体にわたって配光するように設けられた二次元光源グリッドを備えることが可能である。
【０００８】
二次元光源グリッドは、チキンワイヤ構造、密集構造、行／列構造、又は任意の他の適切な規則的な、又は不規則的な構造をとって構成される。二次元光源グリッドを提供することの利点のうちの１つは、出射面にわたる配光の均一性が高められることである。実際、出射面にわたり配光の均一性を高めることにより、均一性を高めていなければ生物汚損が発生するおそれのある場合において、照射される領域が生物汚損を低減されるか、又は防止されることさえあるのと同時に、均一性を高めていなければ防汚に必要な光より多くの光を受けて過剰に照らされる領域において発生するおそれのあるエネルギーの浪費も、同様に低減されるか、又は防止される。ＷＯ２０１４／１８８３４７Ａ１は、更に、光学媒体における適切な場所に散乱のパターンをもつことにより、出射面にわたる配光が更に改善されることを開示する。総じて、比較的薄い光学構造物においてより高い一様さを実現するためのアイデア及び解決策は、１つ又は複数の光源の直前に散乱体及び／若しくは反射体、又は他の光拡散体を導入することを伴うことが示される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のことから、ＷＯ２０１４／１８８３４７Ａ１は、防汚ライティングモジュールの出射面にわたる配光の均一性を改善するという主題を解決すると言える。しかし、利便性の高い、及び信頼可能な手法により、光源に電力を供給する必要性も存在する。
【００１０】
本発明は、被保護面の防汚のための発光装置の光源からの防汚光の配光を提供するとともに、更に、光源に電力を供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によると、汚損生物を含有する汚損液体に浸されたときに海洋構造物の被保護面の防汚を実現するように構成された発光装置が提供され、発光装置は、シート形態に形作られ、発光装置は、光学媒体と、光学媒体に埋設され、防汚光を出射するように構成された光源とを備え、光学媒体は、防汚光の少なくとも一部が光学媒体を通して配光されることを可能にし、光学媒体は、被保護面内に配置されるための、又は被保護面上に配置されるための後面と、被保護面から離れる方向に防汚光を出射するように構成された出射面とを含み、発光装置は、光学媒体の出射面に向けて光源からの防汚光を反射するように構成された少なくとも１つのミラーを更に備え、ミラーが、後面付近に、又は後面に配置されいて、導電性であり、且つ、電源と光源との間において電力を伝送するために配置された第１の電極を提供するために光源に電気的に結合されている。
【００１２】
上述の特徴は、本発明が実施されたとき、光学媒体と光源とを備える防汚発光装置が提供されるという効果がある。有益なことに、ミラーが、防汚光を配光するように構成されるのと同時に、電源から光源まで電力を伝送する第１の電極が形成される。このように、ミラーは、ミラーに接続された光源の電気端子に電流を伝導する伝導体を更に構成する。
【００１３】
任意選択的に、ミラーは、外部の導電要素及び誘電体層と組み合わされて、第１の電極と外部要素との間の電力の容量性伝送のためのコンデンサを形成する、第１の電極を提供するように構成される。コンデンサは、誘電体層及び外部の導電要素と組み合わされたミラーにより形成され、このことが、ガルバニック接続を必要とせずに光源まで電力を伝送することを可能にする。発光装置が表面内に、又は表面上に装着されたときに、電力が簡単に伝送され得るように、被保護面より下の海洋構造物が外部の導電要素を構成する。ミラーが後面付近の材料に埋設されたとき、光学媒体の材料により誘電体層が形成される。代替的に、又は追加的に、誘電体層は、被保護面上に存在するコーティング層、例えば塗装により形成される。光源までの更なる電気接続は、例えば、発光装置から電源までのガルバニック接続により提供され、液体が、使用時に、発光装置から延びた伝導体に接触する。代替的に、ミラーの更なる部分は、電源への更なる接続を提供するために配置された更なる電極を形成するように、及び／又は、更なる外部の伝導要素と組み合わされて、高周波ＡＣ電源から光源まで電力を伝送する更なるコンデンサを形成するように設けられる。更なる電気接続は、例えば、汚損液体、例えば海水により部分的に形成され、この液体は、使用時に、更なるコンデンサを形成するための更なる外部の伝導要素を構成する。
【００１４】
ミラーは、光学媒体の後面付近の光学媒体内に、又は後面に配置され、及び、使用時に光が光源から出る位置において光源の周囲に位置する。次に、更なる利点は、光源に近い高強度の放射からの被保護面の保護である。これは、光学媒体の後面において光学媒体を出ないようにミラーにより、例えば、鏡面反射層又は散乱層により、それぞれ、光が遮蔽されるようにするものである。
【００１５】
任意選択的に、発光装置は、出射面付近に、又は出射面に更なるミラーを備え、ミラーの反射側が光源を向いている。ミラーは、光源に直近の光学媒体の出射面における防汚光の出射を局所的に減らすように構成されることにより、出射面にわたる光の所望の一様な配光に寄与する。任意選択的に、このような更なるミラーは、防汚光に対して半透過性である。ミラーは、また、例えばパターン形成されたミラーである。出射面にわたる光の所望の一様な配光の観点から、光源からより遠い距離においてより多くの光が通ることを可能にするために、ミラーがパターン形成されている程度、又は防汚光に対して半透過性である程度が、光源から離れる方向に増加するように半透過性ミラーの設計をすることはオプションである。
【００１６】
任意選択的に、更なるミラーは、導電性であり、且つ、更なる外部の導電要素と組み合わされて、更なる電極と更なる外部の導電要素との間の電力の伝送のためのガルバニック接続又は更なるコンデンサを形成するように設けられた更なる電極を構成するために、光源に電気的に結合されている。例えば、更なる外部の導電要素は、海水等の汚損液体により形成される。更に、更なるミラーは、ヒートシンクを構成するために光源に熱的に結合される。
【００１７】
発光装置の一実施形態において、ミラーは、熱伝導性であり、光源からの熱に対するヒートシンクを構成するために光源に熱的に結合されている。有益なことに、ミラーは、この場合に、防汚光を配光する機能と、光源までの電力の伝送の機能と、ヒートシンクを提供する機能とを兼ね備える。任意選択的に、ミラーは、導電材料を介して光源に熱的に結合されており、この導電材料は、光源までの電気結合を更に提供する。導電材料は、光源までの熱伝導性及び導電性を効果的に提供する。
【００１８】
発光装置の一実施形態において、ミラーは、少なくとも１つの第１のパーツと第１のパーツから電気的に絶縁された第２のパーツとを備え、ミラーの第１のパーツが、第１の電極を提供するために光源に電気的に結合されており、第２の電気的パーツが、更なる電極を提供するために光源に電気的に結合されている。例えば、光源がＬＥＤである場合、第１のパーツは、アノードに結合され、第２のパーツは、ＬＥＤのカソードに結合される。高周波電源からの電力が、無線で、すなわち、発光装置の内部パーツと外部環境との間におけるガルバニック接続なしでＬＥＤに伝送され得るように、ミラーの両方のパーツがそれぞれの外部の伝導要素に沿って配置される。
【００１９】
発光装置の一実施形態において、ミラーの少なくとも１つの第１のパーツが、光源から光学媒体の出射面に向けて鏡面的に防汚光を反射するために設けられる。更に、ミラーの少なくとも１つの第２のパーツが、光学媒体の出射面を通って光学媒体を出る防汚光の散乱を主に引き起こすように配置及び構成される。ミラーの反射及び／又は散乱パーツの配置により、防汚光が出射面にわたって配光される。
【００２０】
任意選択的に、発光装置は、光源からの防汚光によりカバーされた３つの区域のグループ、すなわち、光学媒体の出射面に向けて鏡面的に防汚光の反射を主に行うように配置及び構成されたミラーの第１のパーツを備える第１の区域、全反射による光学媒体を通した防汚光の伝搬を主に実現するように配置及び構成された第２の区域、及び、光学媒体の出射面を通って光学媒体を出る防汚光の散乱を主に引き起こすように配置及び構成されたミラーの第２のパーツを備える第３の区域のグループを備え、第１の区域が、第２の区域より光源に近く、第２の区域が、第３の区域より光源に近い。
【００２１】
上記の配置において、３つの区域は、特定の順序で光源に関係する。光源に最も近い第１の区域は、光学媒体を通して鏡面的に、光学媒体の出射面に向けて防汚光を反射するために主に使用される。第１の区域より光源から遠い第２の区域は、全反射による光学媒体を通した防汚光の伝搬を実現することに適している。光源から最も遠い第３の区域は、光学媒体の出射面を通って光学媒体を出る防汚光を散乱させるために、すなわち拡散する手法により防汚光を反射するために主に使用される。説明されるように区域を含むことにより、光学媒体の出射面にわたる防汚光の優れた配光が達成される。第１の区域の鏡面反射の性質に基づいて、第１の区域は、出射された防汚光の一部を正しい方向に、すなわち、第２の区域及び第３の区域の方向に方向転換することが可能である。第２の区域は、光が第３の区域の方向に伝搬することを可能にする中間区域である。第１の区域と第２の区域との両方において、光の一部は、光学媒体の出射面から出射され、特に、光が光学媒体から出射面を通って逃げることを可能にする角度で光が出射面に当たる。第３の区域の光の散乱の性質に基づいて、第３の区域は、出射面を通して、光学媒体を出て第３の区域に到達する実質的にすべての光を方向付けすることが可能である。
【００２２】
防汚光に対する特定の効果を主に実現するように配置及び構成された区域の説明、すなわち、第１の区域における光学媒体の出射面に向けた鏡面反射、第２の区域における全反射による光学媒体を通した伝搬、及び、第３の区域における光学媒体を出るときの散乱は、そうした効果が、その区域において光の大部分に適用可能であることを意味すると理解される。例えば、光の散乱は、第３の区域において発生するだけでなく、第１の区域及び第２の区域のそれぞれにおいてもある程度、発生する。しかし、第１の区域及び第２の区域では、他の効果が支配的であるのに対し、第３の区域は、第３の区域においてのみ光の散乱の効果が支配的であり、他の２つの区域に比べて光の著しく大きな部分に適用可能であることに基づいて、それらの他の２つの区域と区別され得る。同様に考えると、全反射の効果は、第１の区域及び第３の区域のそれぞれにおいてもある程度わずかに見られるが、第２の区域において明らかに支配的であり、すなわち、光の大部分に適用可能であると言え、光学媒体の出射面に向けた鏡面反射は、第２の区域及び第３の区域のそれぞれにおいてもある程度わずかに発生するが、間違いなくその効果は第１の区域において最も顕著に見られると言える。これらの区域のおかげで、より高い電力効率が達成され、被保護面のより広い領域がきれいに維持され、及び／又は、必要な電力が少なくなる。
【００２３】
更に、光源の外側の特定の区域において、例えば、少なくとも第２の区域において、透過性である発光装置とすることが可能であり、このことが、被保護面の視認を可能にする。
【００２４】
更に、その区域において、光学媒体の後面に低屈折率層を提供することにより、光の内部反射が促進される。光学媒体の後面にその区域において屈折率を下げるためのどのような層も他の手段も提供しないことが可能であることに留意されたい。低屈折率層が設けられた場合、その層の屈折率を、被保護面が浸される汚損液体の屈折率より小さくすることが実用的である。そうでない場合、光学媒体の材料及び汚損液体の屈折率のみが決定的な因子である状況と比較したとき、層を追加することは、全反射を促進することに役立たない。
【００２５】
発光装置の一実施形態において、光源が光学媒体の後面よりも光学媒体の出射面の近くに位置することにより、出射面のうち、防汚効果の達成ということについて関連することが知られている所定の閾値を光の出力密度が上回る領域が、より広くなる。更に、本発明による発光装置の設計の有効性を高めるために、第１の区域において防汚光のうちの５０％を上回る部分が直接、光学媒体の後面に向けて出射するように、光源が向けられる。このように、第１の区域において、光の大部分が鏡面的に反射するようにされ、光学媒体から出射面に直接的に出射されるのではなく、第２の区域に到達することを可能にされることが達成され得る。
【００２６】
任意選択的に、ミラーは、第１のミラーパーツと第２のミラーパーツとを備え、第１のミラーパーツは、光源の第１の電気端子に電気的に接続され、第１の電極を形成し、第２のミラーパーツは、光源の第２の電気端子に電気的に接続され、電源に接続される第２の電極を形成する。有益なことに、光源の両方の電気端子が、ミラーパーツを介して電源のそれぞれの端子に接続可能である。
【００２７】
本発明による発光装置の実用的な実施形態では、光学媒体が、スラブ又はシートの形態であり、光学媒体の出射面及び光学媒体の後面が、実質的に平面であり、互いに実質的に平行に広がっている。その実施形態において、光学媒体は、被保護面に対する被覆体として適用されることに非常に適している。
【００２８】
光源が紫外光を出射するように適応されることが実用的である。生物防汚を実現するために紫外光を使用することの概括的な利点は、有害な副作用又は簡単に解消されることができない副作用を一切伴わずに、微生物が表面に接着すること、及び根を下ろすことを防いで、きれいに維持されることである、光源は、光学媒体に埋設されるか、又は、光学媒体に隣接した位置において光学媒体の外側に配置される。
【００２９】
完全性を期すために、紫外光を使用することによる生物防汚に関連して以下の点に注意されたい。防汚発光装置の光源は、特にＵＶＣ光としても知られるｃ型の紫外光、更に、より具体的には、おおよそ２２０ｎｍから３００ｎｍの間の波長の光を出射するように選択される。実際には、約２６５ｎｍにおいて、より高い波長及びより低い波長に向かって低下するピーク効率が達成される。２２０ｎｍにおいて、及び３００ｎｍにおいて、約１０％の効率まで落ちる。
【００３０】
特定の線量の紫外光にそれらをさらすことにより、最も多くの汚損生物が殺されること、不活性にされること、又は繁殖することが不可能とされることが見出された。生物防汚を実現することに適していると考えられる典型的な強度は、１０ｍＷ毎平方メートルである。光は、所与の状況において適切でありさえすれば、特に所与の光の強さで、連続的に、又は適切な頻度で照射される。ＬＥＤは、発光装置の光源として使用されるＵＶＣランプの一種である。ＬＥＤは、概して比較的小さなパッケージに収容され得、他の種類の光源に比べて消費する電力が少ないものであり得ると言える。更に、ＬＥＤは、材料のスラブ内に非常に適切に埋設され得る。更に、ＬＥＤは、様々な所望の波長の（紫外線の）光を出射するように製造され得、それらの動作パラメータ、とりわけ出力電力が大幅に制御され得る。ＬＥＤは、いわゆる側面発光ＬＥＤであり、シートの平面に沿った方向に防汚光を出射するために、光学媒体内に配置される。
【００３１】
光源が紫外光を出射するように適応されるとき、光学媒体が紫外線透過シリコーン等の紫外線透過材料を含むことが有益である。総じて、光学媒体が防汚光の少なくとも一部が光学媒体を通して配光されることを可能にするように構成された材料を含むということは、例えば、光学媒体が防汚光に対して実質的に透過性の材料を含むことを意味すると理解される。
【００３２】
本発明による発光装置が単一の光学媒体、複数の光源、及び複数のミラーを備え、ミラーの各々が、光源のうちの１つ又は複数に電気的に結合されることが実際に実現可能である。このような場合において、発光装置の光学媒体は、任意の適切な形状及び寸法であり得、ＬＥＤ等の光源は、光学媒体にわたって分散され、光源の各々により出射された光は、最適化された程度で光学媒体の出射面にわたって配光される。光源は、ミラーの様々な部分を介してグリッド内の並列接続の直列接続として配置され得、任意選択的に、グリッドは、ミラーから延びた更なる伝導トラックの構造物を含む。それぞれの光源は、それぞれのミラーを介して電源に接続されるか、又は、装置は、複数の光源を１つ又は複数のミラーを介して電源まで、並列に又は直列に接続する。
【００３３】
本発明は、様々な事例に適用可能である。例えば、本発明による発光装置は、船舶の事例に適用される。従って、任意選択的に、海洋構造物が上述の発光装置を備える外面を含み、汚損生物を含有する汚損液体に浸されたときに外面の防汚を実現するために、発光装置が外面に装着される。更に、上述の発光装置を設置する方法において、本方法は、汚損生物を含有する汚損液体に浸されたときに外面の防汚を実現するために、海洋構造物の外面に発光装置を装着するステップを有する。更に、汚損生物を含有する汚損液体に浸されたときに外面の防汚を実現するために、発光装置が海洋構造物の外面に設置される場合において、上述の発光装置の使用法（ｕｓｅ）が予見される。このような事例において、発光装置は、例えば船舶の船殻を生物汚損を防いできれいに維持する役割を果たすように構成されるが、このことにより、その事例に多くの他の適用可能性が更に存在するという事実が変わるわけではない。
【００３４】
本発明の上述の態様及び他の態様が、光学媒体と光学媒体に埋設された１つ又は複数の光源とを備える発光装置であって、発光装置が被保護面の防汚を実現するために使用されることに適するように、光源が防汚光を出射することに役立つ発光装置の以下の実施形態から明確にされ、及び、その詳細な説明を参照しながら説明される。
【００３５】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下の説明において例示として添付図面を参照しながら説明される実施形態から明確にされ、及び、その実施形態を参照しながら説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】汚損生物を含有する汚損液体１０に浸されたときに被保護面の防汚を実現するための発光装置を示す図である。
【図２】被保護面の防汚を実現するための発光装置の第２の例を示す図である。
【図３】被保護面の防汚を実現するための発光装置の第３の例を示す図である。
【図４】ミラー区域を含む発光装置の更なる実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図は、単なる概略的なものであり、一定の縮尺で描かれない。図中、既に説明された要素に対応した要素は、同じ参照符号をもつ。
【００３８】
以下、本発明が適用例を参照しながら説明され、この説明において、本発明は、生物汚損に対処するために船殻の外面に搭載されるＵＶ光源（特にＬＥＤ）に給電するために使用される。従って、開示される主題の様々な実施形態の詳細が説明される前に、このような適用例において生物汚損に対処するための一般的なアイデア及び知られたアプローチが説明される。
【００３９】
ＷＯ２０１４／１８８３４７Ａ１は表面の防汚の方法を開示し、表面は液体環境中に少なくとも部分的に沈められる。開示される方法は、防汚光を提供すること、シリコーン材料及び／又はＵＶグレード（溶融）シリカを含む光学媒体を通して光の少なくとも一部を配光すること、及び、光学媒体から、及び表面から防汚光を出射することを含む。このような防汚解決策は、例えば、船殻への微生物及びマクロ生物の（初期）定着を防ぐためのＵＶ−Ｃの照射に基づく。生物膜に付随する問題は、生物の成長に起因して生物膜の厚さが経時的に増加するにつれて、船殻の表面が粗くなることである。従って、抗力が増加し、船の巡航速度を維持するために、エンジンがより多くの燃料を消費することを必要とするので、運航コストが増加する。生物汚損の別の影響として、パイプ放熱器の冷却容量の低下、又は、食塩水吸入フィルタ及びパイプの流量容量の低下が挙げられ得る。従って、サービス及び保守コストが増加する。
【００４０】
船殻の生物汚損に対処するために考えられる解決策は、例えば、埋設されたＵＶ−Ｃ  ＬＥＤを含むＵＶ−Ｃ透過性材料のスラブを使用した外部船殻の被覆体であり得る。これらのスラブ、又は概して任意の発光装置（すなわち、光を生成するために電気エネルギーを消費する要素又は装置）は、水線より下方に位置する。これは、沈んだ表面は、圧倒的に生物汚損を受けやすいので、抗力の増加の原因となるからである。従って、負荷に向けて水線より下方で電力が送達される必要がある。
【００４１】
電力、水、及び、海洋産業の荒れた厳しい環境の組み合わせが、現実の課題を提起する。これは、（海）水は良好な導電体であるので、短絡が簡単に発生するからである。更に、水は、電流の影響を受けて分解する。海水の場合、海水は、ＤＣ電流のもとで塩素及び水素ガスに分解する。ＡＣ電流のもとでは、両方のガスが各電極において交互に形成される。形成されたガスに付随する追加的な問題は、塩素が既に自然界で発生している鋼の船殻の腐食を促進し、密閉封止されていない場合にＵＶ−Ｃ  ＬＥＤを含む他の物質の劣化を加速し得ることである。その一方で、水素ガスは、鉄の脆化を引き起こし得、最終的に、鉄バルク内における深刻な亀裂の形成につながる。
【００４２】
鋼の船殻の自然腐食に対処するために、ほとんどの船がコーティング又は塗装されていることに加え、多くの場合、保護コーティング又は塗装が局所的に劣化したときに、船殻が自然腐食から保護されたまま留まるように、受動的な、又は能動的なカソード防食システムを具備する。受動システムが、経時的に電気化学的に分解する犠牲となる亜鉛、アルミニウム、又は鉄のアノードを使用するのに対し、能動システムは、ＭＭＯ−Ｔｉ（混合金属酸化物：ｍｉｘ  ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅｓ）によりコーティングされたチタン又はＰｔ／Ｔｉ（白金によりコーティングされたチタン）から作られたアノードを使用してＤＣ電流を印加する。海水にＤＣ電流を印加する能動システムの場合、過大な電流は、より速い速度で船殻を局所的に分解するので、注意深い監視が必要とされる。当然に、防汚解決策は、カソード防食システムを機能しない状態にしてはならない。従って、船の船殻は、グランド端子として機能しなければならず、保護電流は、ＤＣでなければならず、海水は、電気回路を閉じる高伝導媒体として機能する。
【００４３】
更に、船殻は、例えば、自然な摩耗、浮遊した木材、及び他の表面に近いか、又は表面付近の浮遊物との意図しない衝突に起因して、耐用期間中に（激しく）損傷を受けるか、又は、それらは、引き船、又は行き先の近い船等の他の船との衝突に起因して、より制御された状態での衝突による影響を受ける。従って、高い確率で、防汚積載物及び給電線が耐用期間中に損傷を受けることも言える。更に、積載物と電源線との両方が、激しく損傷を受け、更には切断されて開回路を形成し、導電性の海水により濡れる。従って、外部に与えられた損傷によって、望ましくない電気化学的状態が発生する。この理由により、ＤＣ電源は、積載物に給電するための主電源として使用されてはならない。
【００４４】
しかし、原則として、ＵＶ−Ｃ  ＬＥＤはＤＣ電流により作動する。従って、ＡＣ電源を使用して供給されるとき、防汚積載物内では、局所ＤＣ電流を生成し得る手段及び方法が使用される。ＤＣ電流源は、（例えばグランド端子として機能する）鋼の船殻から絶縁される。従って、ＤＣ電力端子が露出されたとき、電気化学的状態が発生するが、電気化学的状態が露出領域に制限される。更に、電気化学的状態の大きさは、局所的に流れ得るＤＣ電流の量、及び、露出された電極の表面積に依存する。従って、ＵＶ−Ｃ  ＬＥＤにより必要とされる値付近（小さなＬＥＤの場合には、典型的には０．１から１０ｍＡ）にＤＣ電流を制限する必要性、及び、露出された局所ＤＣ電力端子の表面積を制限する必要性も存在する。ＬＥＤにＡＣ電力を伝送するためにミラーにより提供されるコンデンサを使用することは、露出された電力端子の上述の問題を防ぐ。
【００４５】
実際には、防汚解決策の大部分が、耐用期間中に損傷を受ける。理論的には、損傷が１つ又は複数の積載物内における１つ又は複数のＵＶ−Ｃ  ＬＥＤの局所的な損傷を含み得るか、又は、積載物の大部分が消失しさえする。従って、（継ぎ目のない）タイル状の積載物が一実施形態において提案される。損傷を受けたときに１つの欠陥のあるＬＥＤ（又は概して積載物）が、タイルの機能的な残部を非動作状態にしてはならないので、タイル内において、ＵＶ−Ｃ  ＬＥＤ及び電源のある種の小区分が、それぞれのコンデンサを介して提供される。これにより、欠陥のあるＬＥＤは、回路の開放又は短絡をもたらし得、及び、直列ＬＥＤ列が阻止される。トレードオフが生じている。Ｉ−Ｖ特性の内在的な広がりが直列ＬＥＤにわたって一様にされるので、直列接続は有益であり、従って、個々の列が光出力という点においてより均一に動作することを確実にする。しかし、直列接続の列における単一のＬＥＤの故障が、列全体を動作不能にする。従って、単一のＬＥＤの故障に対処するために、追加的な手段がとられる。実際には、中程度の長さの直列の列が使用され、及び／又は、単一の故障が他の列により少なくとも部分的に補償されるような列のパターンが使用される。
【００４６】
当然に、タイル状の積載物は更に、有線又は無線によるある種の電力を依然として必要とする。ワイヤを使用した場合に想定される問題は面倒であり、及び、海洋産業が粗く厳しいことを考えると、無線給電という解決策が好ましく、本発明により提案される。海水と鉄の船殻の両方が良導電体であるとは言え、誘導性システム及び（ＲＦ）無線による解決策における電力伝送損失は、非常に大きなものであり得る。それに加えて、それらは、ある程度かさばり得る。従って、電力提供するための魅力的な解決策は、ＡＣ容量結合を使用する。
【００４７】
従来の容量性（無線）電力伝送システムは、ＡＣ発振器により駆動される１つ又は２つの（長い）電源ワイヤを使用する。電源ワイヤが誘電体膜により被覆される場合、２つのピックアップ電極を含む受信要素が、ワイヤに沿った任意の場所の上部に位置し得、電力が伝送される。更に、積載物に給電するための知られた電力装置では、伝送される電力は、リアクタンス的に制限される。適切に絶縁する周辺空気の性質により、システムは機能する。従って、受信要素の２つの受動グランド電極の間に、高電圧電界が形成され得る。しかし、海水の場合のように、周辺環境が伝導性となった場合、適切に伝導性の環境により、２つのワイヤに沿った任意の場所において、電力の伝送も円滑になる。従って、任意の電力をとにかく意図される受信要素に向けて伝送することは非常に困難である。
【００４８】
本発明によると、例えば、船殻のうちで通常水中にある、すなわち濡れた伝導性の苛酷な周辺環境にある部分に搭載された光源に電力を伝送するための電力装置における適用のために、容量性電力伝送の使用が修正及び最適化されている。
【００４９】
図１は、汚損生物を含有する汚損液体１０に浸されたときに被保護面３０の防汚を実現するように構成された発光装置を示す。発光装置１００は、破線により示されるようにシート形態に形作られ、汚損液体を向いた前面３０１と、被保護面を向いた後面２０１とを含む。このようなシートにおいて、光学媒体の出射面及び光学媒体の後面は、実質的に平面であり、互いに実質的に平行に広がっている。本図は、発光装置の一部である光学媒体の一部と、光学媒体に埋設されたＬＥＤと、光学媒体の後面付近に存在するミラー４０との断面図を概略的に示し、光ビームの取り得る経路が、矢印により概略的に示される。
【００５０】
ライティング装置は、光学媒体４と、光源から出る矢印により示されるように防汚光を出射するための光学媒体に埋設された光源２０とを含む。光源２０は、紫外光を出射するように適応されており、例えば、ここまでのセクションにおいて説明されるようなＵＶ−Ｃ  ＬＥＤである。光学媒体は、光源から出る矢印により示すように、防汚光の少なくとも一部が光学媒体の層内において内部で伝搬及び反射しながら、光学媒体を通して配光されることを可能にする。本例において１つの光源が示され、及び説明される。実際には、ライティング装置は、単一の光学媒体及び複数の光源、並びに、対応する関係する複数のミラーを備える。ミラーの各々は、光源のうちの１つ又は複数に電気的に結合される。
【００５１】
光学媒体は、シート又はスラブとして形成され、発光装置が被保護面内に配置された、又は被保護面上に配置されたとき、被保護面３０から離れる方向に防汚光を出射するための出射面３０１と、被保護面を向いた後面２０１とを含む。発光装置は、光源２０からの防汚光を光学媒体の出射面３０１に向けて反射するための少なくとも１つのミラー４０を更に含む。ミラーの反射上層が矢印により示される。ミラーは、後面２０１付近に、又は後面２０１に位置する。
【００５２】
ミラーは、導電性であり、導線２ａにより示されるように第１の側において光源に電気的に結合されている。例えば、ミラーは、反射性、伝導性の金属の薄い金属層である。ミラーの少なくとも一部は、散乱層である。ミラーは、光源と電源１との間の電力の伝送のために配置された第１の電極１２０を構成する。第１の電極は、（図示されない）シートの縁部におけるコネクタにより電源にガルバニック的に結合されるように形作られる。例えば、第１の電極１２０は、ミラーを更に形成する金属層により一体的に形成された導電体としてシート内に更に広がる。
【００５３】
図１に示される実施形態において、第１の電極１２０は、誘電体層４ａ及び外部の導電要素５０、例えば、保護される表面３０を含む金属パーツと組み合わされて、コンデンサ６を形成するように設けられている。コンデンサは、第１の電極と外部要素との間の電力の容量性伝送を可能にする。本図は、導線１ａを介して金属パーツ５０に結合された、及び、汚損液体中に延びた独立した電極１ｄまでの導線１ｂを介して汚損液体に結合されたＡＣ電源１を概略的に示す。本例において、光源２０は、液体を介してガルバニック接続を提供するために、導線２ｃを介して専用電極２ｄに結合されている。本例において、液体、例えば海水は、伝導性と仮定される。電源までの、光源の第２の側の代替的な接続は、代替的に、例えば直接的なワイヤ接続、又は後述のような更なるコンデンサを介した接続とみなされる。
【００５４】
実際には、発光装置は、実質的に出射面からの一様な光の出射を提供しながら、より広い領域をカバーするための、複数の光源及び関係するミラーのパターンをもつ。このような装置において、ガルバニック接続又は直接的なワイヤ接続は、複数の光源により共有される。更に、複数の光源の複数の第２の側を接続することにより、更なるコンデンサが共有される。
【００５５】
図２は、汚損生物を含有する汚損液体１０に浸されたときに被保護面３０の防汚を実現するように構成された発光装置の第２の例を示す。発光装置１００は、図１に示される例と同様であり、対応する要素は同じ数字を付与されて、これまでに説明されている。
【００５６】
ライティング装置は、本例において、シートの出射面に配置された第２のミラー４１を含む。ミラーの反射上層が、矢印により示される。ミラー４１において反射するものと、更にミラー４１を通過するものとの両方の矢印により示されるように、第２のミラーは、防汚光に対して部分的に透過性である。更に、第２のミラーは、例えば防汚光を部分的に透過するように、孔のパターンを備えるようにパターン形成される。任意選択的に、更なるミラー４１がパターン形成されている程度、又は防汚光に対して半透過性である程度は、光源２０から離れる方向に増加する。
【００５７】
第２のミラーは導電性であり、導線２ｃを介して光源２０の第２の側に電気的に結合される。本例において、第２のミラーは、導線１ｂを介した電源１までのガルバニック接続を提供する第２の電極１２１を提供する。任意選択的に、導線２ｃは、更に、ヒートシンクを構成するために、光源から第２のミラー４１まで熱を案内するために熱伝導性であり、例えば金属ストリップである。
【００５８】
図３は、汚損生物を含有する汚損液体１０に浸されたときに被保護面３０の防汚を実現するように構成された発光装置の第３の例を示す。発光装置１００は、図１及び図２に示される例と同様であり、対応する要素は同じ数字を付与されて、ここまでに説明される。
【００５９】
図３に示す実施形態において、第２のミラー４２は光学媒体に埋設されており、このことが更に、液体との接触に起因した劣化からミラー材料を保護する。埋設されたとき、ミラーは、電源１からの電力の伝送のための第２の電極１２２を構成するために光源にガルバニック接続され、例えば、埋設されたミラーから電源まで、追加的な埋設された金属トラック又はワイヤ（図示されない）により接続される。
【００６０】
代替的に、第２のミラー４２は、埋設されたとき、誘電体層４ｂ及び更なる外部の伝導要素と組み合わされて更なるコンデンサ７を形成することにより、電力の伝送のための第２の電極１２２を構成する。実際には、液体１０は、このような外部の伝導要素を構成する。電源は、従って、液体中に延びた電源電極１ｐを含む。従って、更なるミラーは、伝導性であり、更なる外部の導電要素と組み合わされて、ガルバニック接続又は更なる電極と更なる外部の導電要素との間の電力の伝送のための更なるコンデンサを形成するように設けられた更なる電極１２２を構成するために、導線２ｃを介して光源に電気的に結合される。
【００６１】
任意選択的に、発光装置において、ミラー４０、４１、４２のうちの少なくとも１つが、光源からの熱に対するヒートシンクを構成するために光源に熱的に結合されている。熱伝導性材料は、光源からミラーまで熱を伝導するために、光源とミラーとの間に位置する。このようなライティング装置において、ミラーは、３つの異なる物理的性質、すなわち、光学的性質（ミラーであること）、電気的性質（コンデンサの一部として）、及び熱的性質（ヒートシンクとして）を提供するように構成されている。
【００６２】
任意選択的に、発光装置において、ミラーは、導電材料を介して光源に熱的に結合されており、この導電材料は、光源までの電気的な結合を更に提供する。実用的な一例において、光源とミラーとの間における導線２ａ及び／又は導線２ｃは、例えば比較的太いワイヤ、比較的厚い金属ストリップ、及び／又は比較的厚いはんだペーストを使用することにより、熱を更に伝導するように設計される。任意選択的に、側面発光型のＬＥＤは、光が表面に対する横断の代わりに側方に、すなわちシートの表面に沿って出射するようにしながら、ミラーに対する直接的な装着又ははんだ付けを可能にするように選択される。更に、更なる熱的搭載領域又は接点を含むＬＥＤが選択される。このような接点は、ミラーに、又は、ＬＥＤ熱的搭載領域又は接点とミラーとの間における中間の熱伝導性材料に配置され得、ミラーは、ヒートシンクを提供するために、ＬＥＤからミラーまで熱を案内するように適用される。
【００６３】
上述の発光装置の一実施形態において、ミラーは、少なくとも１つの第１のパーツと第１のパーツから分離された第２のパーツとを備え、ミラーの第１のパーツは、第１の電極を構成するために光源に電気的に結合されており、第２の電気的パーツは、更なる電極を構成するために光源に電気的に結合されている。ミラーの２つの分離したパーツを形成することにより、このようなパーツは、それぞれの外部の伝導要素と位置合わせされたとき、別々のコンデンサを形成する。
【００６４】
例えば、多数の光源を含むシートの一実施形態において、シートの第１の領域におけるミラーは、電気的に接続されて第１の電極を一緒に形成するのに対し、シートの第２の領域におけるミラーは、電気的に接続されて第２の電極を一緒に形成する。両方の領域が、対応する外部の伝導要素の上方に位置するとき、それぞれのコンデンサを形成する。２つのコンデンサは、ＬＥＤ光源の両方の接続に電力を伝送するために使用され得る。
【００６５】
上述の発光装置の一実施形態において、ミラーは複数のパーツを備え、パーツは、表面にわたってより均一な配光を達成するように設けられている。例えば、ミラー４０の少なくとも１つの第１のパーツは、光源２０から光学媒体４の出射面に向けて鏡面的に防汚光を反射するために設けられる。任意選択的に、ミラー４０の少なくとも１つの第２のパーツは、光学媒体の出射面を通って光学媒体を出る防汚光の散乱を主に行うように配置及び構成されている。
【００６６】
図４は、発光装置１００の更なる実施形態を示す。発光装置１００は、紫外線透過シリコーンのスラブ１０の形態で光学媒体を備え、スラブ１０に埋設された側面発光紫外線ＬＥＤ２０の形態で１つ又は複数の光源を更に備える。複数の光源は、グリッド、特にチキンワイヤ構造をもつグリッド内の並列接続の直列接続として配置される。本発明の枠組み内において、光源２０の他の直列及び／又は並列配置が実施可能であるという事実が変わるわけではない。
【００６７】
スラブ１０は、被保護面３０、すなわち少なくとも表面の耐用期間の一部にわたって表面が汚損液体にさらされる環境において、生物汚損に対してきれいに維持される必要のある表面を向くための後面１１と、ＬＥＤ２０により出射された紫外光を被保護面３０から離れる方向に出射するための出射面１２とを含む。ＬＥＤ２０を収容する機能に加えて、スラブ１０は、ＬＥＤ２０の各々の紫外光の少なくとも一部を、被保護面３０から離れるように方向に出射される前に、被保護面３０の一部にわたって配光する役割を果たす。
【００６８】
図４は、スラブ４の後面１１の一部がカバーされることの明確な描写を提供する。特に、紫外光を反射するためのミラー１３と、スラブ１０の後面１１の一部をカバーするために紫外光を散乱させるための散乱ミラー１４とのパターンが存在する。ミラー１３は、ミラーを光源２０の第１の側に電気的に接続する拡張部１３ａを備える。拡大部分は、また、ＬＥＤをミラーまで物理的に、及び電気的に接続する別個の材料、例えばはんだ付け材料により形成される。
【００６９】
ミラー１３は、実質的に円形に湾曲した外側境界１５を含み、ミラー１３の各々は、ＬＥＤ２０のうちの１つと関連付けられる。ＬＥＤ２０は、ミラー１３の実質的に円形に湾曲した形状の外側境界１５の中心にある。完全性を期すために、ミラー１３の反射側が、スラブ１０の後面１１を向くことに留意されたい。散乱ミラー１４は、実質的に円形に湾曲した内側境界１７を含む一連の相互接続された散乱層部１６を備え、散乱層部１６の各々の内側境界１７は、ミラー１３のうちの１つの外側境界１５に対して同心配置をとる。
【００７０】
示されるように、ミラー１３、１４は後面に提供される。コンデンサを形成するために、保護される表面又はライティング装置の後面は、分離する誘電体層、例えば塗装又はコーティングを構成するための追加的な層を備える。代替的に、ミラー１３、１４は材料スラブ４に埋設され、材料スラブ４は、誘電体層を更に構成する。続いて、保護される伝導面に装着されたとき、ミラーと誘電体層と外部伝導面との組み合わせが、ＬＥＤに対するＡＣ電力の伝送を可能にするコンデンサを形成する。
【００７１】
例示的な実施形態において、１）ＬＥＤ２０、２）ＬＥＤ２０に関係したミラー１３であって、ＬＥＤ２０がそのミラー１３の外側境界１５に対して実質的に中央の位置をとる、ミラー１３、及び、３）散乱層部１６であって、散乱層部１６の内側境界１７が、そのミラー１３の外側境界に対して実質的に同心の配置をとる、散乱層部１６と組み合わされて、散乱層部１６の内側境界１７が、そのミラー１３の外側境界１５から離れた所に広がっている。それに基づいて、ＬＥＤ２０からの紫外線防汚光によりカバーされた３つの区域１、２、３のグループ、すなわち、ＬＥＤ２０に関係したミラー１３の位置における第１の区域１、ＬＥＤ２０とそのミラー１３との両方に関係した散乱層部１６の位置における第３の区域３、及び、第１の区域１と第３の区域３との間に存在する第２の区域２のグループが、発光装置１００において区別され得る。
【００７２】
ミラー１３及び散乱ミラー１４の適用は、スラブの出射面１２にわたる、ＬＥＤ２０により出射された紫外光の配光を改善することにより、発光装置１００の電力消費量の削減を伴う、例えば、及び／又は、ＬＥＤ２０の数が最小限に維持され得るように、１つのＬＥＤ２０が出射面１２のより広い部分をカバーすることを可能にする、紫外光のより効果的な使用を達成することを目的とする。
【００７３】
以上のことから、３つの区域１、２、３のグループは、ＬＥＤ２０の各々に関係すると言える。１つのＬＥＤ２０及び区域１、２、３の関係するグループが概略的に示され、光ビームの取り得る経路が矢印により概略的に示される。第１の区域１は、ＬＥＤ２０に最も近い。その点を考慮して、この区域１は、光の大部分が第２の区域２及び第３の区域３の方向に伝搬されることを確実なものとするように設計される。出射面１２の法線に対して比較的小さな角度で、第１の区域１においてスラブの出射面１２に当たる光ビームのみが、スラブから（部分的に）逃げることが可能とされる。光学の分野においてよく知られているように、説明されるような角度の臨界値は、発光装置１００の場合にはスラブ１０の材料及びスラブ１０の外側の媒体である、境界面に存在する２つの材料の屈折率により決定され、スラブの外側の媒体は、汚損液体であると想定されることに注意されたい。第１の区域１においてスラブの出射面１２に当たる他の光ビームは、第２の区域２及び第３の区域３の方向に伝搬される。特に、それらの他の光ビームは、スラブから逃げることができなくされるが、その代わり、出射面１２において反射されるので、それらの他の光ビームは、それらが伝搬して行くとき、スラブの後面１１の方向に屈折させられて、第１の区域１を出る。更に、第１の区域１において後面１１に当たるすべての光ビームは、スラブから逃げることができなくされるが、その代わり、後面１１及び／又はミラー１３において反射され、このことが、大幅な量の光が第２の区域２及び第３の区域３の方向に伝搬することをもたらす。
【００７４】
表面１１、１２における光の入射角が表面１１、１２の法線に対して臨界角より小さい場合、第２の区域２に到達する、及び、スラブ１０の後面１１と出射面１２とのうちの１つに当たる光ビームは、第２の区域２においてスラブから逃げることを可能にされるのみである。ＬＥＤ２０を収容するスラブの構成は、第２の区域２における全反射に主に依存するように選択されるので、第１の区域１から受け入れられた比較的少量の光のみがスラブの出射面１２においてスラブから逃げることを可能にされるのに対し、比較的多量の光が、第３の区域３の方向に伝搬するようにされる。第２の区域２における光反射機能を高めるために、ゾルゲルコーティング等の低屈折率層（図示されない）、特に汚損液体より低い屈折率をもつ層が、第２の区域２においてスラブの後面１１に設けられる。第２の区域２においてスラブの後面１１の少なくとも一部をカバーするための、ミラーの反射側が後面１１を向いた適切なミラー（図示されない）を含むことも可能である。
【００７５】
第３の区域３は、ＬＥＤ２０から最も遠い。その点を考慮して、出射面１２の法線に対して比較的小さな角度で方向付けされるような手法で、第３の区域３に到達する実質的にすべての光ビームがスラブの出射面１２に向けて方向付けされることが確実なものとされるように、散乱層部１６が第３の区域３に設けられる。従って、第３の区域３は、第１の区域１及び第２の区域２を通った後に残る実質的にすべての光を、スラブから出るように方向付けするように構成される。
【００７６】
任意選択的に、第１の区域は、実質的に円形に湾曲した外側境界を含み、第３の区域は、実質的に円形に湾曲した内側境界を含み、光源が円形の中心にあるので、防汚光が光源から進む方向に沿って見るとわかるように、境界は光源から一定の距離にある。それを達成するために、第１の区域において、光の少なくとも大部分が、光学媒体の出射面に向けて鏡面的に反射され、第２の区域において、光の少なくとも大部分が、全反射により光学媒体を通して伝搬され、第３の区域において、光の少なくとも大部分が、光学媒体の出射面を通って光学媒体を散乱しながら出される。第１の区域の外側境界と光源との間における半径方向距離は、光学媒体における光源の位置的な態様と、光学媒体における全反射に対する臨界角とに関係し、及び／又は、第３の区域の内側境界と光源との間における半径方向距離は、光学媒体における寸法的な態様、光学媒体における光源の位置的な態様、及び、光学媒体における全反射に対する臨界角に関係する。特に、第１の区域の実質的に円形に湾曲した外側境界と光源との間における半径方向距離は、ｈｌ／ｔａｎ（９０°−θ）以上であるように選択され、及び／又は、第３の区域の実質的に円形に湾曲した内側境界と光源との間における半径方向距離は、（ｈｅ＋（ｈｅ−ｈｌ））／ｔａｎ（９０°−θ）以上であるように選択され、ここで、ｈｌは、光学媒体の後面に対する光源の高さレベルを表し、ｈｅは、光学媒体の後面に対する光学媒体の出射面の高さレベルを表し、θは、光学媒体における全反射に対する臨界角を表し、ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）と定義され、ここで、ｎ１は、光学媒体の材料の屈折率を表し、及びｎ２は、被保護面が浸される汚損液体の屈折率を表す。以上のように、光学媒体及び隣接した汚損液体により構成された環境における防汚光の挙動、特に、光が光学媒体から逃げることができる出射面に対する衝突の角度範囲、及び、光学媒体における光の全反射に関係した出射面に対する衝突の角度範囲に基づいて挙動を考慮することにより、発光装置の設計が最適化されることが達成され得る。
【００７７】
以下、発光装置１００に関係した取り得る寸法値及び他のパラメータの一例が示される。ＬＥＤ２０は、ｃ型の紫外光（ＵＶＣ）を出射するように構成されたＬＥＤと仮定され、スラブ４は、１０ｍｍの厚さ、すなわち、スラブの後面１１に対するスラブ１０の出射面１２の高さｈｅをもつ透過性光導波路スラブと仮定される。更に、ＬＥＤ２０は、スラブの後面１１に対して５ｍｍの高さｈｌにおいて側方に光を出射するように搭載されると仮定される。海水及びシリコーンのＵＶＣ波長２７５ｎｍにおける屈折率は、それぞれ、１．３８及び１．４６であるので、全反射に対する臨界角θは、θ＝ａｒｃｓｉｎ（１．３８／１．４６）＝７０．９°に等しい。スラブ１０の出射面１２にわたる非常に良好な配光効果を実現するために、第１の区域１の外側境界１５の半径ｒ１が、ｒ１＝ｈｌ／ｔａｎ（９０°−θ）＝１４．５ｍｍ以上であることが有益である。更に、第３の区域３の内側境界１７の半径ｒ３が、ｒ３＝（ｈｅ＋（ｈｅ−ｈｌ））／ｔａｎ（９０°−θ）＝４３．５ｍｍ以上であることが有益である。ｈｅ、ｈｌ、ｒ１、及びｒ３が図４に示されることに留意されたい。
【００７８】
スラブの出射面１２にわたる配光を実現することに発光装置１００が効果的である程度は、ｈｌを大きくすることにより、まだ更に高められる。例えば、スラブの後面１１に対して８ｍｍの高さｈｌにＬＥＤ２０を配置することが実用的である。更に、ＬＥＤの向きに傾きをつけること、特にＬＥＤがより下方向に光を出射するように、特に光の５０％を上回る部分を第１の区域１において直接、スラブの後面１１に向けて出射するように構成された向きとすることが有益である。
【００７９】
図４は、特に、第１の区域１に追加的なミラー１８を設けるために、すなわち、第１の区域１においてスラブ４の出射面１２を少なくとも部分的にカバーするミラー１８を、ミラー１８の反射側が出射面１２を向いた状態で設けるために取り得る例を示す。このような追加的なミラー１８がＬＥＤ２０により出射された光に対して半透過性であることが実用的である。その点を考慮して、ミラー１８は、図４に概略的に示されるようにパターン形成されたミラーである。追加的なミラー１８を含むことにより、更に多くの光が第１の区域１から第２の区域２及び第３の区域３に向けて伝搬するように、及び、スラブ１０の出射面１２にわたる光の配光を実現するようにされることを確実にすることが可能であり、この配光は、更に大幅に最適化される。上述の点で、ＬＥＤ２０から第１の区域１の外側境界１５に向かう方向にその半透過性が増加する手法により追加的なミラー１８が設計されることが、有益な取り得る例である。
【００８０】
一実施形態（図示せず）において、追加的なミラー１８は、第２の電極を形成するために光源まで接続されている。第２の電極は、例えば、電源に追加的なミラーを接続する更なる伝導トラックを介して、電源に直接、ガルバニック的に接触する。代替的に、追加的なミラー１８は、図２とともに示される、及び説明される実施形態における第２のミラーと同様に、汚損流体に接触する電極を構成する。
【００８１】
更なる一実施形態において（図示されない）、更なるコンデンサを形成するために、ライティング装置の出射面は、分離する誘電体層、例えば塗装又はコーティングを構成するための追加的な層を備える。代替的に、ミラー１８は、図３に示す第２のミラーと同様に出射面付近において材料スラブ４に埋設される。この材料は、更に、液体に浸されたとき、ミラーと液体との間に薄層を形成し、従って、この薄層が更なる誘電体層を構成する。続いて、汚損流体に浸されたとき、ミラーと誘電体層と外部の伝導性液体と組み合わせが、ＬＥＤに対するＡＣ電力の伝送を可能にする第２のコンデンサを形成する。
【００８２】
図５は、被保護面の防汚を実現するように構成された発光装置の更なる例を示す。発光装置１１０は、発光装置１１０の出射面側からの上面図においてシートの一部として示され、シートの１つの縁部が矢印により示される。
【００８３】
発光装置１１０は、上述のように発光装置１１０の出射面から防汚光を出射するために、光学媒体と光学媒体に埋設された光源２２とによりシート形態に形作られる。複数の光源２２が、対応する関係する複数のミラー４４、４５を含む。本例において、各光源は、その光出射側がそれぞれのミラーの縁部付近にある状態で位置している。ミラーは、黒色で示される第１のミラーパーツ４４と、白色で示される第２のミラーパーツ４５とに電気的に分割される。両方のミラーパーツが、一緒にミラーを構成して、出射面に向けて防汚光を光学的に配光する。更に、第１のミラーパーツは、それぞれの光源の第１の電気端子に電気的に接続されており、第２のミラーパーツは、それぞれの光源の第２の電気端子に接続されている。従って、第１のミラーパーツが、電源の第１の端子に接続された第１の電極を形成するのに対し、第２のミラーパーツは、光源までの電力の伝送のために電源の第２の端子に接続される第２の電極を形成する。
【００８４】
実施形態において、第１のミラーパーツ４４は、金属伝導体、例えばパターン形成された金属層において一体的に形成されたトラックにより更なる第１のミラーパーツに電気的に接続されている。多くの接続された第１のミラーパーツ４４が、第１の電極１２４を構成する。同様に、多くの接続された第２のミラーパーツ４５が、第２の電極１２５を構成する。第１の電極と第２の電極とは、電源から光源までの電力の伝送のために、シートの縁部においてコネクタ１２６により電源に結合される。ミラーパーツの各々は、更なるトラック又はミラーパーツにより光源のうちの１つ又は複数に電気的に結合されて、直列及び／又は並列に接続された光源の部分集合を接続するための更なる電気回路を構成する。
【００８５】
本発明の範囲がここまでに説明される例に限定されず、そのいくつかの修正例及び変形例が考えられることが当業者に明らかとなる。本発明が図及び説明において詳細に例示及び説明されるが、このような例示及び説明は単なる例示又は一例とみなされ限定とはみなされない。本発明は、開示される実施形態に限定されない。図面は概略図であり、本発明を理解するために必要とされない詳細は省略される場合があり、一定の縮尺とは限らない。
【００８６】
図面、説明、及び添付の特許請求の範囲の考察により、請求項に記載された発明を実施するときに、開示される実施形態の変形例が当業者により理解及び実施され得る。特許請求の範囲において、「備える（含む、有する、もつ）」という用語は、他のステップも要素も排除せず、「１つ（ａ）」又は「１つ（ａｎ）」という単数表現の不定冠詞は、複数を排除しない。本明細書において使用される「備える（含む、有する、もつ）」という用語は、「からなる」という用語を内包すると当業者により理解される。従って、「備える（含む、有する、もつ）」という用語は、一実施形態に関連して「からなる」を意味する場合があり得るが、別の一実施形態において「少なくとも規定の化学種及び任意選択的に１つ又は複数の他の化学種を含有／を含む」ことを意味する場合があり得る。特許請求の範囲における参照符号は、いずれも本発明の範囲を限定するように解釈されてはならない。
【００８７】
特定の実施形態に対して、又は特定の実施形態に関係して説明される要素及び態様は、明示的に別段の記載がない限り、他の実施形態の要素及び態様と適切に組み合わされ得る。従って、単に特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているということが、利点を得るためにこれらの手段の組み合わせが使用不可能なことを示すわけではない。
【００８８】
総じて、被保護面３０を生物汚損のない状態に維持することが、本発明による発光装置１００の基本機能である。従って、本発明は、少なくとも被保護面の耐用期間の一部にわたって、汚損生物を含有する汚損液体に被保護面が浸されることが意図される状況である、汚損リスクを伴うすべての状況に適用可能である。海水は、このような汚損液体のよく知られた例である。海洋構造物は、上述の発光装置を備える外面を含み得る。従って、発光装置は、汚損生物を含有する汚損液体に浸されたときに外面の防汚を実現するために外面に装着される。同様に、上述の発光装置を設置する方法は、汚損生物を含有する汚損液体に浸されたときに外面の防汚を実現するために、海洋構造物の外面に発光装置を装着するステップを有する。
【００８９】
最後に、上述の発光装置の使用法、特に、汚損生物を含有する汚損液体に浸されたときに外面の防汚を実現するために、海洋構造物の外面に設置された発光装置の使用法が予見される。本使用法は、コンデンサを介して必要な電力を光源に渡す十分に高い周波数をもつＡＣ電源によりライティング装置が給電されることを必要とする。従って、本発明による発光装置１００は、船舶の船殻に設けられる。被保護面３０の他の例として、箱形冷却器の外面、海中海洋機器の表面、船舶のバラストタンク等の貯水器の内壁、淡水化プラントにおけるフィルタシステムのフィルタ面が挙げられる。
【００９０】
本発明による発光装置１００の一部である光学媒体４は、発光装置１００の意図される用途に応じて任意の適切な形態で使用される。光学媒体４が上述のように材料のスラブを備え、材料が、防汚光が光学媒体４を通って伝搬することを可能にすることに適した任意の種類の材料であることが実用的である。更に、例えば、被保護面３０の輪郭に沿うために必要な場合にスラブが屈曲されることを可能にするために、材料は可撓性である。
【００９１】
要約すると、表面の防汚を実現するために発光装置が提供される。発光装置は、シート形態に形作られ、光学媒体と、光学媒体に埋設され、出射面から防汚光を出射するように構成された光源とを含む。発光装置は、出射面に向けて光源からの防汚光を反射するように構成された少なくとも１つのミラーを含む。ミラーは後面付近に、又は後面に配置されており、伝導性であり、光源と電源との間に電力の伝送のために配置された第１の電極を構成するために光源に電気的に結合されている。例えば、ミラーは、外部の導電要素及び誘電体層と組み合わされてコンデンサを形成する。コンデンサは、第１の電極と外部要素との間において電力の容量性の伝送を可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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